KR20140144582A

KR20140144582A - 클러스터형 배치식 기판처리 시스템

Info

Publication number: KR20140144582A
Application number: KR1020130066721A
Authority: KR
Inventors: 이병일; 이태완; 유한길
Original assignee: 주식회사 테라세미콘
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2014-12-19
Also published as: KR101524251B1

Abstract

클러스터형 배치식 기판처리 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 클러스터형 배치식 기판처리 시스템은, 기판(40)이 반입되는 기판 반입부(1); 배치 경로(P)에 따라 수평으로 배치되며, 배치 경로(P)를 기준으로 일측 또는 양측에 배치된 복수개의 배치식 기판처리 장치(9: 9a, 9b, 9c, 9d); 기판 반입부(1)에서부터 배치 경로(P)를 따라 이동하며 배치식 기판처리 장치(9: 9a, 9b, 9c, 9d)에 기판(40)의 로딩/언로딩을 수행하는 기판 이송 로봇(7); 및 기판 이송 로봇(7)과 연동하여 배치 경로(P)를 따라 이동하며, 기판(40)을 임시로 저장하는 기판 저장부(10)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

클러스터형 배치식 기판처리 시스템 {CLUSTER-BATCH TYPE SYSTEM FOR PROCESSING SUBSTRATE}

본 발명은 클러스터형 배치식 기판처리 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기판 이송 로봇과 연동하여 배치 경로를 따라 이동하는 기판 저장부를 배치하여, 기판처리의 효율성과 생산성을 극대화한 클러스터형 배치식 기판처리 시스템에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하기 위해서는 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 상에 필요한 박막을 증착시키는 공정이 필수적으로 진행된다. 박막 증착 공정에는 스퍼터링법(Sputtering), 화학기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition), 원자층 증착법(ALD: Atomic Layer Deposition) 등이 주로 사용된다.

스퍼터링법은 플라즈마 상태에서 생성된 아르곤 이온을 타겟의 표면에 충돌시키고, 타겟의 표면으로부터 이탈된 타겟 물질이 기판 상에 박막으로 증착되게 하는 기술이다. 스퍼터링법은 접착성이 우수한 고순도 박막을 형성할 수 있는 장점은 있으나, 고 종횡비(High Aspect Ratio)를 갖는 미세 패턴을 형성하기에는 한계가 있다.

화학기상 증착법은 다양한 가스들을 반응 챔버로 주입시키고, 열, 빛 또는 플라즈마와 같은 고 에너지에 의해 유도된 가스들을 반응가스와 화학 반응시킴으로써 기판 상에 박막을 증착시키는 기술이다. 화학기상 증착법은 신속하게 일어나는 화학 반응을 이용하기 때문에 원자들의 열역학적(Thermodynamic) 안정성을 제어하기 매우 어렵고, 박막의 물리적, 화학적 및 전기적 특성이 저하되는 문제점이 있다.

원자층 증착법은 반응가스인 소스가스와 퍼지가스를 교대로 공급하여 기판 상에 원자층 단위의 박막을 증착하는 기술이다. 원자층 증착법은 단차 피복성(Step Coverage)의 한계를 극복하기 위해 표면 반응을 이용하기 때문에, 고 종횡비를 갖는 미세 패턴 형성에 적절하고, 박막의 전기적 및 물리적 특성이 우수한 장점이 있다.

원자층 증착장치는 챔버 내에 기판을 하나씩 로딩하여 증착 공정을 진행하는 매엽식과 챔버 내에 복수개의 기판을 로딩하여 일괄적으로 증착 공정을 진행하는 배치(Batch)식으로 구별할 수 있다.

도 1은 종래의 배치식 원자층 증착 시스템을 나타내는 측단면도이다.

도 2는 종래의 배치식 원자층 증착 시스템의 기판처리 장치(8)를 나타내는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 배치식 원자층 증착 시스템은 로드 포트(Load Port; 2)를 통해 복수개의 기판(40)을 포함하는 풉(FOUP, Front Opening Unified Pod; 4)이 내부로 반입되어 풉 적재부(FOUP stocker; 3)에 보관될 수 있다. 풉 적재부(3)의 풉 적재대(3a)에 안착되어 보관된 풉(4)은 수직으로 연장된 풉 이송 로봇 레일(5a)을 따라 움직이는 풉 이송 로봇(5)에 의해 FIMS(Front-opening Interface Mechanical Standard) 도어부(6)에 밀착될 수 있다. FIMS 도어부(6)에 밀착된 후 일면이 개방된 풉(4')에서 기판 이송 로봇(7)이 이송 포크(7a)를 사용하여 기판(40)을 언로딩하고, 기판 이송 로봇 레일(7b)을 따라 기판 이송 로봇(7)이 아래로 이동하여 보트(50)의 지지바(55)에 기판(40)을 적층되도록 할 수 있다.

종래의 배치식 원자층 증착 시스템의 기판처리 장치(8)는 기판(40)이 로딩되어 증착 공정이 진행되는 공간인 챔버(21)를 형성하는 공정튜브(20)를 포함할 수 있다. 그리고, 공정튜브(20)의 내부에는 증착 공정에 필요한 가스 공급부(30), 가스 배출부(35) 등과 같은 부품들이 설치될 수 있다. 기판(40)이 적층된 보트(50)는 승강운동 할 수 있으며, 보트(50)의 상승시 공정튜브(20)에 받침부(51)가 밀폐 결합되고, 공정튜브(20)의 내부에 돌출부(53)가 삽입될 수 있다.

상기와 같은 종래의 배치식 원자층 증착 시스템은 하나의 기판처리 장치(8)만을 구비하여 기판처리 공정을 수행하므로, 단위시간당 처리되는 기판의 생산성이 낮은 문제점이 있었다. 그리고, 기판 반입부(1) 및 기판 이송 로봇(7)이 하나의 기판처리 장치(8)에만 기판(40)을 이송하므로 가동 효율이 낮고, 기판처리 장치(8)에 문제가 발생하여 정지시에는 배치식 원자층 증착 시스템 전체의 가동을 중단해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 기판처리 장치(8)에서 기판처리 공정이 완료된 기판(40)은 냉각시킨 후에 기판처리 장치(8)에서 언로딩하여 풉(4)에 삽입함으로써 외부로 반출시킬 수 있는데, 기판(40)을 냉각될 동안 기판처리 장치(8)에서의 기판처리 공정이 진행될 수 없는 문제점이 있었다. 정리하면, 기판처리 공정이 완료된 기판(40) 또는 기판처리 공정 전의 기판(40)이 대기할 수 있는 공간이 부족하여, 기판처리의 효율성과 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 종래의 배치식 원자층 증착 시스템의 기판처리 장치(8)는 약 100개의 기판(40)이 수용될 수 있는 높이의 챔버(21) 공간을 가질 수 있다. 이에 따라, 증착 공정을 수행하기 위해 챔버(21)를 채울 수 있도록 대량의 공정 가스를 공급해야 하므로, 공정 가스 공급에 필요한 시간 소모 및 공정 가스의 낭비가 커지며, 증착 공정 후에 챔버(21) 내부에 존재하는 대량의 공정 가스를 배출하기 위한 시간 소모도 커지는 문제점이 있었다.

또한, 불필요하게 넓은 챔버(21) 내부에서 적층된 약 100개의 기판(40) 모두에 온전하게 원자층 증착을 수행하기에는 소스가스 및 퍼지가스를 제어하기 어려운 문제점이 있었고, 결국 특정한 위치에 배치된 기판(40)에만 원자층 증착이 온전히 수행되는 문제점이 있었다.

위 문제를 해결하기 위해, 원자층 증착이 온전히 수행될 수 있는 특정 위치에만 기판(40)을 배치하고, 원자층 증착이 불완전하게 수행되는 위치에는 더미 기판(41)을 삽입함으로써, 일부(약 25개)의 기판(40)에 원자층 증착을 수행하는 방법이 이용되었으나, 이 방법에 의해서도 공정 가스의 낭비 및 공정 가스를 배출하기 위한 시간 소모가 커지는 문제점을 해결할 수는 없었다.

또한, 챔버(21) 공간을 줄여 상기 문제점을 해소하기 위해, 약 25개의 기판(40)이 수용될 수 있도록 챔버(21)의 높이를 줄이면, 줄어든 높이만큼의 기판처리 장치(8)의 공간을 활용하지 못하여, 배치식 원자층 증착 시스템의 생산성을 향상시키는 데에 큰 도움이 되지 않는 문제점이 있었다.

한편, 다시 도 2를 참조하면, 종래의 배치식 원자층 증착 시스템의 기판처리 장치(8)는 기판(40)과 공정튜브(10) 내주면 사이의 거리(d1')가 기판(40)과 가스 공급부(20) 사이의 거리(d2')보다 큰 값(d1'>d2')을 가진다. 즉, 종래의 배치식 원자층 증착장치는 공정튜브(20)의 내부[또는 챔버(21)]에 가스 공급부(30), 가스 배출부(35) 등의 부품이 설치되어 있으므로, 공정튜브(20)의 내부 챔버(21)의 부피가 불필요하게 커지는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 원자층 증착장치는 챔버(21) 내부의 압력을 용이하게 견디기 위한 이상적인 형태로써 종형의 공정튜브(20)를 사용하는 것이 일반적인데, 종형의 챔버(21)의 상부 공간(22)으로 인하여 공정 가스의 공급과 배출에 많은 시간이 소모되고 공정 가스의 낭비를 발생시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배치식 기판처리 장치를 복수개 배치하여, 기판처리의 효율성과 생산성을 극대화한 클러스터형 배치식 기판처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판 이송 로봇과 연동하여 배치 경로를 따라 이동하는 기판 저장부에 기판을 임시로 저장함으로써, 기판 이송 로봇이 기판 반입부까지 왕복할 필요없이 기판 저장부로부터 곧바로 배치식 기판처리 장치에 기판의 로딩/언로딩을 수행하여 기판처리의 효율성과 생산성을 극대화한 클러스터형 배치식 기판처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판 이송 로봇과 연동하여 배치 경로를 따라 이동하는 기판 저장부에 배치식 기판처리 장치에서 처리된 기판을 바로 수용시켜 냉각시킴으로써, 배치식 기판처리 장치에서의 기판처리 공정을 연속적으로 진행하여 기판처리의 효율성과 생산성을 극대화한 클러스터형 배치식 기판처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판처리 공정이 수행되는 배치식 기판처리 장치의 내부공간의 크기를 최소화하여, 기판처리 공정에 사용되는 기판처리 가스의 사용량을 절감시킴과 동시에 기판처리 가스의 공급 및 배출을 원활하게 하여 기판처리 공정 시간을 획기적으로 감소시킨 클러스터형 배치식 기판처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터형 배치식 기판처리 시스템은, 기판이 반입되는 기판 반입부; 배치 경로에 따라 수평으로 배치되며, 상기 배치 경로를 기준으로 일측 또는 양측에 배치된 복수개의 배치식 기판처리 장치; 상기 기판 반입부에서부터 상기 배치 경로를 따라 이동하며 상기 배치식 기판처리 장치에 기판의 로딩/언로딩을 수행하는 기판 이송 로봇; 및 상기 기판 이송 로봇과 연동하여 상기 배치 경로를 따라 이동하며, 기판을 임시로 저장하는 기판 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 배치식 기판처리 장치를 복수개 배치하여, 기판처리의 효율성과 생산성을 극대화하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기판 이송 로봇과 연동하여 배치 경로를 따라 이동하는 기판 저장부에 기판을 임시로 저장함으로써, 기판 이송 로봇이 기판 반입부까지 왕복할 필요없이 기판 저장부로부터 곧바로 배치식 기판처리 장치에 기판의 로딩/언로딩을 수행하여 기판처리의 효율성과 생산성을 극대화하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기판 이송 로봇과 연동하여 배치 경로를 따라 이동하는 기판 저장부를 배치하여, 배치식 기판처리 장치에서 처리된 기판을 바로 수용시켜 냉각시킴으로써, 배치식 기판처리 장치에서의 기판처리 공정을 연속적으로 진행하여 기판처리의 효율성과 생산성을 극대화하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 배치식 기판처리 장치를 복수개 배치하여, 어느 하나의 배치식 기판처리 장치에 문제가 발생해도 나머지 배치식 기판처리 장치를 통하여 기판처리 공정을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기판처리 공정이 수행되는 배치식 기판처리 장치의 내부공간의 크기를 최소화하여, 기판처리 공정에 사용되는 기판처리 가스의 사용량이 절감되므로, 기판처리 공정 비용이 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기판처리 공정이 수행되는 배치식 기판처리 장치의 내부공간의 크기를 최소화하여, 기판처리 공정에 사용되는 기판처리 가스의 공급 및 배출을 원활하게 하여 기판처리 공정 시간이 획기적으로 감소되므로, 기판처리 공정의 생산성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 배치식 원자층 증착 시스템을 나타내는 측단면도이다.
도 2는 종래의 배치식 원자층 증착 시스템의 기판처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터형 배치식 기판처리 시스템을 나타내는 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터형 배치식 기판처리 시스템을 나타내는 평단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 저장부를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 일부 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치의 평단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급부 및 가스 배출부의 확대 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 상부면에 보강리브를 결합한 배치식 기판처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터가 외면에 설치된 배치식 기판처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치가 이중으로 적층된 클러스터형 배치식 기판처리 시스템을 나타내는 측단면도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 하여 과장되어 표현될 수도 있다.

본 명세서에 있어서, 기판은 반도체 기판, LED, LCD 등의 표시장치에 사용하는 기판, 태양전지 기판 등을 포함하는 의미로 이해될 수 있다.

또한, 본 명세서에 있어서, 기판처리 공정이란 증착 공정, 바람직하게는 원자층 증착법을 사용한 증착 공정을 의미하나, 이에 한정되는 것은 아니며 화학 기상 증착법을 사용한 증착 공정, 열처리 공정 등을 포함하는 의미로 이해될 수 있다. 다만, 이하에서는 원자층 증착법을 사용한 증착 공정으로 상정하여 설명한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 배치식 장치를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터형 배치식 기판처리 시스템을 나타내는 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터형 배치식 기판처리 시스템을 나타내는 평단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터형 배치식 기판처리 시스템은 기판 반입부(1: 2, 3, 5, 6), 기판 이송 로봇(7) 및 배치 경로(P)에 따라 수평으로 배치되는 배치식 기판처리 장치(9: 9a, 9b, 9c, 9d) 및 기판 이송 로봇(7)과 연동하여 배치 경로(P)를 따라 이동하며, 기판(40)을 임시로 저장하는 기판 저장부(10)를 포함한다. 본 명세서에 있어서, 배치 경로(P)란 기판 이송 로봇(7)의 수평운동을 가능하게 하는 수평 기판 이송 로봇 레일(7c)이 배치된 수평으로 길게 형성된 공간, 또는 수평으로 길게 형성되어 각각의 배치식 기판처리 장치(9a, 9b, 9c, 9d)의 일측면과 맞닿는 공간을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 한편, 기판 반입부(1) 및 기판 이송 로봇(7)의 구성은 당 업계의 공지된 기술 범주에 속하므로, 이하에서는 주요 구성의 특징 외에 자세한 설명은 생략한다.

기판 반입부(1)는 외부에서 기판(40)이 반입되어 기판 이송 로봇(7)까지 이르는 구성을 통칭한다. 기판 반입부(1)는 로드 포트(load port; 2), 풉 적재부(FOUP stocker; 3), 풉 이송 로봇(5) 및 FIMS 도어부(6)를 포함할 수 있다.

로드 포트(2)에는 복수개의 기판(40)을 포함한 풉(FOUP, Front Opening Unified Pod; 4)이 외부의 풉 컨베이어 시스템(미도시)을 통해 이송되어 안착될 수 있다.

풉 적재부(3)는 로드 포트(2)를 통해 반입된 풉(4)을 기판처리 공정 전에 복수의 풉 적재대(3a)에 안착시켜 대기하는 장소를 제공할 수 있다. 일 예로, 풉 적재부(3) 내에는 14개의 풉(4)이 적재될 수 있다.

풉 이송 로봇(5)은 로드 포트(2)에 안착된 풉(4)을 풉 적재부(3)로 이송하거나, 풉 적재부(3)에 안착된 풉(4)을 FIMS(Front-opening Interface Mechanical Standard) 도어부(6)로 이송할 수 있다. 풉 이송 로봇(5)은 수직으로 연장된 풉 이송 로봇 레일(5a)을 따라 상하운동 또는 회전운동을 할 수 있다.

FIMS 도어부(6)는 풉(4) 내부의 기판(40)을 청정 상태에서 배치식 기판처리 장치(9)로 이송하는 통로를 제공할 수 있다. 풉 이송 로봇(5)에 의해 풉 적재부(3)에서 FIMS 도어부(6)로 이송된 풉(4)은 FIMS 도어부(6)에 밀착되어 밀폐 결합될 수 있다. 이 상태에서 FIMS 도어부(6)와 밀착된 풉(4')의 일면이 개방되고, 개방된 일면을 통해 기판(40)이 기판 이송 로봇(7)에 의해 반출될 수 있다.

기판 이송 로봇(7)은 기판 반입부(1)[즉, FIMS 도어부(6)]를 통해 반입된 기판(40)을 배치식 기판처리 장치(9)에 로딩/언로딩을 수행할 수 있다. 기판 이송 로봇(7)은 수직으로 연장된 수직 기판 이송 로봇 레일(7b)을 따라 상하운동 또는 회전운동을 할 수 있고, 배치 경로(P)를 따라 수평으로 연장된 수평 기판 이송 로봇 레일(7c)를 따라 수평운동을 할 수 있다. 또한, 기판 이송 로봇(7)은 5개의 이송 포크(7a)를 포함하여 한번에 5개의 기판(40)을 배치식 기판처리 장치(9)의 보트(500)에 로딩할 수 있어 공정 시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 클러스터형 배치식 기판처리 시스템은 배치 경로(P)에 따라 수평으로 배치되는 복수의 배치식 기판처리 장치(9)를 포함할 수 있다. 배치식 기판처리 장치(9)는 배치 경로(P)를 기준으로 일측 또는 양측에 배치될 수 있다. 다시 말해, 배치 경로(P)를 기준으로 두고, 2개의 배치식 기판처리 장치(9)가 대칭으로 배치되거나(도 4의 9a와 9c, 9b와 9d 참조), 1개의 배치식 기판처리 장치(9)가 배치(즉, 비대칭하게 배치) 될 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 배치식 기판처리 장치(9)가 배치 경로(P)를 기준으로 양측에 배치[즉, 9a와 9c, 9b와 9d가 대칭으로 배치]된 것을 기준으로 설명한다.

각각의 배치식 기판처리 장치(9a, 9b, 9c, 9d)는 후술하는 바와 같이 동일하게 기판 처리부(100), 가스 공급부(200), 가스 배출부(300), 하우징(400) 및 기판 적재부(500)를 포함할 수 있다. 따라서, 기판 반입부(1) 및 기판 이송 로봇(7)이 하나의 기판처리 장치(8)에만 대응하여 기판처리 공정을 수행했던 종래의 기술과 달리, 본 발명은 배치 경로(P)에 따라 수평으로 배치되는 배치식 기판처리 장치(9)의 개수에 따라서 생산성이 비례하여 대폭 증가하게 되는 이점이 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 배치식 기판처리 장치(9a, 9b, 9c, 9d)는 양측으로 돌출되어 있기 때문에, 배치식 기판처리 장치(9a, 9b, 9c, 9d)에 문제가 발생한 경우 사용자는 측면의 도어(미도시)로 진입(M1, M2, M3, M4)하여 용이하게 수리, 관리 등을 수행할 수 있다. 따라서, 배치식 기판처리 장치(9a, 9d)는 도어(미도시)를 포함한 모든 구성요소가 동일하게 배치될 수 있고, 배치식 기판처리 장치(9b, 9c)는 도어(미도시)를 포함한 모든 구성요소가 동일하게 배치될 수 있다. 다시 말해, 기판(40)이 로딩/언로딩되는 방향을 기준으로 배치식 기판처리 장치(9a, 9d)는 좌측에서 진입(M1, M4)할 수 있도록 도어(미도시)가 형성되어 있고, 배치식 기판처리 장치(9b, 9c)는 우측에서 진입(M2, M3)할 수 있도록 도어(미도시)가 형성되어 있으므로, 배치식 기판처리 장치(9a, 9d)와 배치식 기판처리 장치(9b, 9c)는 서로 좌우 대칭의 형태를 가질 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 저장부(10)를 나타내는 부분 확대 단면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 클러스터형 배치식 기판처리 시스템은 기판 이송 로봇(7)과 연동하여 배치 경로(P)를 따라 이동하는 기판 저장부(10)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 기판 저장부(10)는 복수개의 배치식 기판처리 장치(9)에 기판(40)의 로딩/언로딩을 수행하기 위한 기판(40)이 임시로 저장되는 공간(11)을 제공하거나, 복수개의 배치식 기판처리 장치(9)에서 처리가 완료된 기판(40)을 냉각하기 위한 공간(11)을 제공하는, 소위 이동가능한 기판 저장 챔버, 또는 이동가능한 기판 냉각 챔버로 이해될 수 있다.

기판 저장부(10)는 체결 유닛(12)을 통해 기판 이송 로봇(7)과 연결되며, 기판 저장부(10)의 하부는 배치 경로(P)를 따라 수평으로 연장된 수평 기판 이송 로봇 레일(7c)을 따라 수평이동이 가능하도록 배치될 수 있다. 따라서, 기판 이송 로봇(7)이 수평 기판 이송 로봇 레일(7c)을 따라 수평이동을 할 때, 기판 저장부(10)도 기판 이송 로봇(7)과 연동되어 수평이동을 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 복수의 배치식 기판처리 장치(9)에서 기판처리되는 기판(40)의 수가 비약적으로 늘어난 만큼, 많은 양의 기판(40)을 복수의 배치식 기판 처리 장치(9)에 로딩/언로딩 하기 위해, 기판 이송 로봇(7)이 배치 경로(P)를 따라 기판 반입부(1)에서부터 배치식 기판 처리 장치(9)까지의 거리를 수없이 왕복해야 한다. 이 과정에서 손실되는 공정시간을, 기판 이송 로봇(7)과 연동하여 이동하는 기판 저장부(10)를 통해 확보할 수 있다.

일 예로, 25개의 기판(40)을 특정 배치식 기판처리 장치(9)에 로딩하기 위해서, 5개의 이송 포크(7a)를 포함한 기판 이송 로봇(7)은 배치 경로(P)를 따라 5번의 왕복 이동이 필요하다. 하지만, 기판 반입부(1)에서 기판 이송 로봇(7)이 25개의 기판(40)을 기판 저장부(10)에 로딩하여 임시로 저장한 후, 특정 배치식 기판처리 장치(9)로 기판 이송 로봇(7) 및 기판 저장부(10)가 수평 기판 이송 로봇 레일(7c)을 따라 수평이동하고, 기판 이송 로봇(7)을 이용하여 기판 저장부(10)로부터 25개의 기판(40)을 배치식 기판처리 장치(9)로 로딩한다면, 기판 이송 로봇(7)의 상기 5번의 왕복 이동을 할 필요가 없어진다. 따라서, 기판처리 공정 시간이 절감되는 이점이 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 본 발명은 복수의 배치식 기판처리 장치(9)에서 기판처리되는 기판(40)의 수가 비약적으로 늘어난 만큼, 많은 양의 기판(40)을 냉각할 수 있어야 한다. 처리가 완료된 기판(40)을 배치식 기판처리 장치(9) 내에서 냉각시킨 후에 외부로 반출할 경우, 기판(40)이 냉각되는 해당 배치식 기판처리 장치(9)에서는 기판처리 공정이 진행될 수 없으므로 생산성 및 효율성에 악영향을 줄 수 있다. 따라서, 본 발명은 기판 저장부(10)를 구비하여, 기판처리 공정이 완료된 직후, 기판 이송 로봇(7)이 처리가 완료된 기판(40)을 해당 배치식 기판처리 장치(9)에서 바로 언로딩하고, 곧바로 기판 저장부(10)의 내부 공간(11)에 로딩하여 기판(40)을 냉각할 수 있는 이점이 있다. 이어서 해당 배치식 기판처리 장치(9)에는 기판 이송 로봇(7)이 풉(6)으로부터 기판(40)을 배치식 기판처리 장치(9)에 로딩하여 기판처리 공정을 연속적으로 진행할 수 있는 이점이 있다.

기판 저장부(10)의 내부 공간(11)에는 배치식 기판처리 장치(9)에서 처리가 완료된 기판(40)이 안착될 수 있는 복수개의 기판 저장 보트(13)와 각각의 기판 저장 보트(13)를 지지하는 복수개의 기판 저장 프레임(14)이 배치될 수 있다.

기판 저장 보트(13)는 기판(40)의 하부면의 일부가 안착 지지될 수 있도록 링 형상인 것인 바람직하나, 기판(40)이 휘어지지 않으면서 지지되어 냉각될 수 있는 형상이라면 그 형상에 있어서 제한은 없다. 기판 저장 보트(13)의 개수는 1개의 배치식 기판처리 장치(9)에 로딩될 수 있는 기판(40)의 개수와 동일하거나 더 많은 것이 바람직하다.

기판 저장 프레임(14)은 기판 저장부(10)의 내부 공간(11)에 수직으로 세워져 기판 저장 보트(13)를 지지할 수 있다. 도 3 내지 도 5에는 3개의 기판 저장 프레임(14)이 기판 저장 보트(13)의 3점을 지지하는 것으로 도시되어 있으나, 기판 저장 보트(13)를 지지하고, 기판(40)의 로딩/언로딩을 가능하게 하는 구성이라면 기판 저장 프레임(14)의 개수 및 지지형태에 있어서의 제한은 없다.

기판 저장부(10)의 일측면(일 예로, 상측면)에는 팬 유닛(15)이 설치될 수 있다. 팬 유닛(15)은 필터(미도시), 바람직하게는 헤파필터(high efficiency particulate air filter, HEPA filter)를 포함하여 외부에서의 미세 입자가 기판 저장부(10)의 내부 공간(11)으로 유입되는 것을 방지함과 동시에 팬 유닛(15)을 통해 질소, 아르곤 등의 가스가 기판 저장부(10)의 내부 공간(11)으로 유입되어 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

기판 저장부(10)의 일측면(일 예로, 도 5에 도시된 바와 같은 좌측면)에는 기판(40)을 재치하고 있는 기판 이송 로봇(7)의 이송 포크(7a)가 출입하기 위한 기판 저장부 도어(16)를 구비하는 것이 바람직하다. 기판 저장부 도어(16)를 통해, 기판 이송 로봇(7)이 기판 저장부(10)로부터 배치식 기판처리 장치(9)로 곧바로 기판(40)을 로딩할 수 있고, 기판 이송 로봇(7)이 처리가 완료된 기판(40)을 배치식 기판처리 장치(9)에서 언로딩하여 곧바로 기판 저장부(10)의 내부(11)의 기판 저장 보트(13)로 이송할 수 있다.

한편, 기판 저장부(10)가 기판 이송 로봇(7)과 연동하여 배치 경로(P)를 따라 이동하기 때문에 기판 이송 로봇(7)이 배치 경로(P)의 단부[일 예로, 도 3의 배치식 기판처리 장치(9b)의 위치]까지 이동한 경우에는 기판 저장부(10)가 위치할 공간이 없어지는 문제가 있다. 따라서, 배치 경로(P)의 단부, 즉 기판 반입부(1)와 맞닿은 배치 경로(P)의 반대편 단부에 기판 저장 안착부(CC)가 마련될 수 있다. 기판 저장 안착부(CC)에는 기판 저장부(10)의 냉각 효율성을 높이기 위한 팬 유닛(미도시), 통풍관(미도시) 등이 더 구비될 수 있다.

도 3을 다시 참조하면, 본 발명의 클러스터형 배치식 기판처리 시스템의 기판 반입부(1)는 배치식 기판처리 장치(9)에서 기판처리 공정을 마치고 언로딩된 기판(40)을 냉각하는 냉각 스테이지(CS)를 더 포함할 수 있다. 냉각 스테이지(CS)는 적어도 하나 이상의 FIMS 도어부(6')를 더 구비함으로써, 배치식 기판처리 장치(9)에서 언로딩된 기판(40)을 기판 이송 로봇(7)을 통해 FIMS 도어부(6')에 밀착된 풉(4")에 수용하여 냉각을 수행할 수 있다. 도 3에서는 냉각 스테이지(CS)에 풉(4")을 배치하여 기판(40)의 냉각을 수행하는 것으로 도시되어 있으나, 풉(4") 외에 보트(미도시)를 마련하여 기판(40)을 수용할 수도 있을 것이다. 또한, 냉각 스테이지(CS) 내에는 냉각 효율성을 높이기 위한 팬 유닛(미도시), 통풍관(미도시) 등을 더 구비할 수 있다. 이처럼 본 발명은 기판 저장부(10) 외에 냉각 스테이지(CS)를 구비함으로써, 증대된 수의 기판처리가 완료된 기판(40)을 효율적으로 냉각하여 생산성 및 효율성을 극대화하는 이점이 있다.

이하에서는 배치식 기판처리 장치(9)의 구성을 자세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치(9)를 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 일부 분해 사시도, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치의 평단면도, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)의 확대 사시도이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치(9)는 기판 처리부(100) 및 가스 공급부(200)를 포함한다.

기판 처리부(100)의 기능은 공정튜브라고 할 수 있다. 기판 처리부(100)는 복수개의 기판(40)이 적층된 기판 적재부(500)가 수용되며, 증착막 형성 공정 등의 기판처리 공정을 수행할 수 있는 챔버공간(110)을 제공한다. 본 발명의 배치식 기판처리 장치(9)는 챔버공간(110)을 최소화하여 공정가스의 낭비를 막고 제품의 수율을 증대시키기 위하여 종래의 배치식 기판처리 장치(8)에 비해 높이가 절반 이하일 수 있다. 따라서 챔버공간(110)도 도 1 및 도 2에 도시된 챔버공간(21)보다 절반 이하의 크기임은 물론이다.

기판 처리부(100)의 재질은 석영(Quartz), 스테인리스 스틸(SUS), 알루미늄(Aluminium), 그라파이트(Graphite), 실리콘 카바이드(Silicon carbide) 또는 산화 알루미늄(Aluminium oxide) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 기판 처리부(100)의 챔버공간(110)에서는 25개의 기판(40)이 처리되는 것이 가장 바람직하지만, 본 발명의 목적이 달성될 수 있는 범위 내에서라면 4개 내지 64개의 기판(40)이 처리될 수도 있다. 4개보다 적은 수의 기판(40)을 기판 처리부(100)에 수용한다면 오히려 생산성 및 효율성이 낮아지는 문제가 있고, 64개보다 많은 수의 기판(40)을 기판 처리부(100)에 수용한다면 종래의 배치식 원자층 증착 시스템과 같이 넓은 챔버(21)를 채용함으로써 발생하는 문제점을 그대로 내포하게 된다. 사용자는 적층된 기판(40)의 상단, 하단, 또는 특정 위치에 소정의 더미 기판(41)을 삽입하여 수율을 향상시킬 수도 있을 것이다.

종래의 배치식 원자층 증착 시스템의 기판처리 장치(8)는 약 100개의 기판(40)이 수용될 수 있는 챔버(21) 공간을 가지나 더미 기판(41)을 제외하면 약 25~30개의 기판(40)이 처리될 수 있다. 결국, 한 개의 기판처리 장치(9)에서 25개의 기판(40)이 처리되는 본 발명의 바람직한 실시예를 고려하면, 복수개의 배치식 기판처리 장치(9a, 9b, 9c, 9d)에서 한번의 기판처리 공정으로 100개의 기판(40)이 처리될 수 있으므로 종래의 배치식 원자층 증착 시스템보다 생산성이 월등히 향상되는 이점이 있다.

또한, 종래보다 절반 이하로 줄어든 챔버(110) 공간에 공급하는 공정 가스의 사용량이 줄어들고, 증착 공정 후에 챔버(110) 내부에 존재하는 공정 가스를 배출하기 위한 시간도 줄어드는 이점이 있다.

또한, 종래보다 반 정도로 줄어든 챔버(110)에서 원자층 증착을 수행하는 소스가스 및 퍼지가스를 제어하기 용이해지므로 기판처리 공정이 완료된 기판(40)의 수율이나 품질이 향상되는 이점이 있다.

가스 공급부(200)는 적어도 하나의 가스 공급 유로(250)가 수용되는 공간(210)을 제공하며, 기판 처리부(100)의 일측 외주면 상에 돌출되도록 형성되어 기판 처리부(100)의 내부공간(110)에 기판처리 가스를 공급할 수 있다. 여기서, 가스 공급 유로(250)는 외부로부터 기판처리 가스를 공급받아 기판 처리부(100)의 내부에 공급할 수 있는 통로로서, 관(管), 중공(中孔) 등의 형태를 가질 수 있으며, 특히 기판처리 가스의 공급량의 세밀한 제어를 위하여 관으로 구성되는 것이 바람직하다. 이하에서는, 3개의 가스 공급관(251)이 가스 공급 유로(250)를 구성하는 것을 상정하여 설명한다.

한편, 적어도 하나의 가스 배출 유로(350)가 수용되는 공간(310)을 제공하며, 기판 처리부(100)의 타측 외주면 상[즉, 가스 공급부(200)의 반대편]에 돌출되도록 형성되어 기판 처리부(100)의 내부공간(110)에 유입된 기판처리 가스를 배출할 수 있다. 여기서, 가스 배출 유로(350)는 기판 처리부(100) 내부의 기판처리 가스가 외부로 배출될 수 있는 통로로서, 관(管), 중공(中孔) 등의 형태를 가질 수 있으며, 특히 기판처리 가스의 원활한 배출을 위해 가스 공급관(251)보다 직경이 큰 관으로 구성되는 것이 바람직하다. 한편, 가스 배출관(351)을 구비함이 없이 중공 형태로 가스 배출 유로(350)를 구성하고, 펌프를 가스 배출 유로(350)에 연결하여 기판처리 가스를 펌핑하여 배출시킬 수도 있다. 이하에서는, 하나의 가스 배출관(351)이 가스 배출 유로(350)를 구성하는 것을 상정하여 설명한다.

기판 처리부(100)의 외주면은 가스 공급부(200)의 외주면과 일체로 연결될 수 있다. 또한, 기판 처리부(100)의 외주면은 가스 배출부(300)의 외주면과 일체로 연결될 수 있다. 이를 고려하여, 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)의 재질은 기판 처리부(100)와 동일한 것이 바람직하다. 기판 처리부(100), 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)의 외주면끼리의 연결은 기판 처리부(100), 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)를 각각 별도로 제조한 다음, 이들을 용접 방식 등을 이용하여 결합되게 하는 방법을 통해서 가능하다. 또한, 먼저 소정의 두께를 갖는 기판 처리부(100)를 제조한 다음, 기판 처리부(100)의 외주면 상의 일측 및 타측에 돌출되는 부분을 제외한 나머지 부위를 절삭 가공하여 기판 처리부(100)에 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)가 일체로 형성되게 하는 방법을 통해서도 가능하다.

본 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치(9)는 하우징(Housing)(400)과 기판 적재부(500)를 더 포함할 수 있다. 하우징(400)은 하면이 개방되며, 기판 처리부(100) 및 가스 공급부(200)를 감싸는 형태를 가질 있도록 일측이 돌출된 원통형으로 형성되며, 하우징(400)의 상면측은 배치식 기판처리 장치(9a, 9b)의 상면에 지지 설치될 수 있다. 도 8을 참조하면, 하우징(400)은 기판 처리부(100) 및 가스 공급부(200)의 열적 환경을 조성하는 단열체의 역할을 하기 위해, 기판 처리부(100) 및 가스 공급부(200)의 외주를 감싸도록 일측과 타측이 돌출된 벌크(bulk) 형태 또는 수직 방향으로 일측과 타측이 돌출된 원형고리 형태의 단위체(410)로 이루어질 수 있으며, 하우징(400)의 최외곽면(420)은 SUS, 알루미늄 등으로 마감할 수 있다. 또한, 하우징(400) 내측면에는 절곡부(일 예로, "∪" 또는 "∩" 형상)가 연속적으로 연결되어 형성된 히터(430)를 설치할 수 있다.

기판 적재부(500)는 공지의 엘리베이터 시스템(미도시)에 의하여 승강가능하게 설치되며, 주 받침부(510), 보조 받침부(520) 및 기판 지지부(530)를 포함한다.

주 받침부(510)는 대략 원통형으로 형성되어 배치식 기판처리 장치(9a, 9b, 9c, 9d)의 바닥 등에 안착될 수 있으며, 상면이 하우징(400)의 하단부측에 결합된 매니폴드(Manifold)(450)에 밀폐 결합된다.

보조 받침부(520)는 대략 원통형으로 형성되어 주 받침부(510)의 상면에 설치되며, 기판 처리부(100)의 내경보다 작은 직경으로 형성되어 기판 처리부(100)의 내부공간(110)에 삽입된다. 보조 받침부(520)는 반도체 제조공정의 균일성 확보를 위하여 기판처리 공정 중에 기판(40)이 회전할 수 있도록 모터(미도시)와 연동되어 회전가능하게 설치될 수 있다. 또한, 보조 받침부(520) 내부에는 공정의 신뢰성 확보를 위하여 기판처리 공정 중에 기판(40)의 하측에서 열을 인가하기 위한 보조히터(미도시)가 설치될 수 있다. 보트(500)에 적재 보관된 기판(40)은 상기 보조히터에 의하여 기판처리 공정 전에 미리 예열될 수 있다.

기판 지지부(530)는 보조 받침부(520)의 테두리부측을 따라 상호 간격을 가지면서 복수개 설치된다. 보조 받침부(520)의 중심측을 향하는 기판 지지부(530)의 내면에는 상호 대응되게 복수의 지지홈이 각각 형성된다. 지지홈에는 기판(40)의 테두리부측이 삽입 지지되며, 이로 인해 기판 이송 로봇(7)에 의해 기판 반입부(1)를 통해 반입되어 이송된 복수의 기판(40)이 상하로 적층된 형태로 보트(500)에 적재 보관된다.

기판 적재부(500)는 승강하면서 기판 처리부(100)의 하단면(下端面) 및 가스 공급부(200)의 하단면에 상단면이 결합된 매니폴드(450)의 하단면에 착탈가능하게 결합될 수 있다. 가스 공급부(200)의 가스 공급 유로(250)를 구성하는 가스 공급관(251)으로부터 연장된 가스 공급 연결관(253)은 매니폴드(450)의 가스 공급 연통공(451)에 삽입되어 연통되고, 가스 배출부(300)의 가스 배출 유로(350)를 구성하는 가스 배출관(351)으로부터 연장된 가스 배출 연결관(353)은 매니폴드(450)의 가스 배출 연통공(455)에 삽입되어 연통된다. 또한, 기판 적재부(500)가 상승하여 매니폴드(450)에 하단면측에 기판 적재부(500)의 주 받침부(510)의 상면이 결합되면, 기판(40)이 기판 처리부(100)의 내부공간(110)에 로딩되며, 기판 처리부(100)는 밀폐될 수 있다. 안정된 실링을 위하여 매니폴드(450)와 기판 적재부(500)의 주 받침부(510) 사이에는 실링부재(미도시)가 개재될 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 기판 처리부(100)는 하우징(400)과 동심을 이루며 하우징(400) 내부에 배치되고, 하우징(400)은 일체로 연결된 기판 처리부(100), 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)를 감싸는 형태로 설치될 수 있다.

가스 공급부(200)의 내부공간(210)에는 가스 공급 유로(250)가 수용될 수 있다. 도 8 및 도 9의 (a)를 참조하면, 가스 공급 유로(250)는 가스 공급부(200)의 길이방향을 따라 형성된 복수의 가스 공급관(251) 및 기판 처리부(100)를 향하여 가스 공급관(251)의 일측에 형성되는 복수의 토출공(252)을 포함한다. 토출공(252)은 각각의 가스 공급관(251)에 각각 복수개 형성된다. 그리고, 가스 공급관(251)로부터 연통된 가스 공급 연결관(253)은 매니폴드(450)에 형성된 가스 공급 연통공(451)에 삽입되어 연통된다.

가스 배출부(300)의 내부공간(310)에는 가스 배출 유로(350)가 수용될 수 있다. 도 8 및 도 9의 (b)를 참조하면, 가스 배출 유로(350)는 가스 배출부(300)의 길이방향을 따라 형성된 가스 배출관(351) 및 기판 처리부(100)를 향하여 가스 배출관(351)의 일측에 형성되는 복수의 배출공(352)을 포함한다. 배출공(352)은 가스 배출관(351)에 복수개 형성된다. 그리고, 가스 배출관(351)로부터 연통된 가스 배출 연결관(353)은 매니폴드(450)에 형성된 가스 배출 연통공(455)에 삽입되어 연통된다.

토출공(252) 및 배출공(352)은, 기판 적재부(500)가 매니폴드(450)에 결합되어, 복수개의 기판(40)이 기판 처리부(100)에 수용되었을 때, 기판처리 가스를 기판(40)으로 균일하게 공급하고, 기판처리 가스를 용이하게 흡입하여 외부로 배출할 수 있도록 기판 지지부(530)에 지지된 상호 인접하는 기판(40)과 기판(40) 사이의 간격에 각각 위치되는 것이 바람직하다.

가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)는 기판 처리부(100)의 외주면으로부터 돌출되게 형성되었으므로, 기판(40)과 기판 처리부(100)의 내주면 사이의 거리(d1)에 비해서 기판(40)과 가스 공급 유로(250) 사이의 거리(d2)가 동등하거나 더 클 수 있다. 즉, 도 2에 도시된, 기판처리 공정이 수행되는 공정튜브(20)의 내부공간(21)에 가스 공급부(30) 또는 가스 배출부(35)를 배치하여 기판(40)과 공정튜브(20) 내주면 사이의 거리(d1')가 기판(40)과 가스 공급부(20) 사이의 거리(d2')보다 큰 값(d1'>d2')을 가지는 종래의 기술과는 달리, 본 발명은 d1≤d2의 조건을 만족시켜, 기판 처리부(100)의 외부에 가스 공급부(200) 또는 가스 배출부(300)를 배치하므로, 기판 처리부(100)의 내부공간(110)의 크기를 기판 적재부(500)가 수용될 수 있는 최소 크기[또는 기판(40)이 수용될 수 있는 최소 크기]로 줄일 수 있다. 따라서, 기판처리 공정이 수행되는 기판 처리부(100) 내부공간(110)의 크기 감소로 인한 기판처리 가스의 사용량 절감 및 이에 따른 기판처리 공정비용 절감의 이점이 있을 뿐만 아니라, 기판처리 가스의 공급 시간 및 배출 시간 감소 및 이에 따른 기판처리 공정의 생산성이 향상되는 이점이 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 상부면에 보강리브(120, 130)를 결합한 배치식 기판처리 장치(9)를 나타내는 사시도이다.

종래의 배치식 기판처리 장치(8)의 공정튜브(20)가 종형인 것과 다르게, 본 발명의 배치식 기판처리 장치(9)의 기판 처리부(100)는 원기둥 형상을 가지며, 상면이 평평할 수 있다. 기판 처리부(100)의 상면을 평평하게 구성하여 기판(40)이 수용될 수 없는 종형 챔버(21)의 상부 공간(22)(도 1 및 도 2 참조)을 배제함으로써 기판 처리부(100)의 내부공간(110)의 크기를 더욱 감소시키는 이점이 있다. 다만, 종래의 종형 챔버(21)에 비해서 내부의 압력을 균등하게 분산시킬 수 없어 발생할 수 있는 내구성의 문제를 해소하기 위해, 본 발명의 배치식 기판처리 장치(9)는 기판 처리부(100)의 상면 상에 복수개의 보강리브(120, 130)를 결합한 것을 특징으로 한다.

보강리브(120, 130)의 재질은 기판 처리부(100)의 재질과 동일하게 채용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 기판 처리부(100)의 상면을 지지할 수 있는 목적의 범위 내에서 다양한 재질을 채용할 수 있을 것이다.

보강리브(120, 130)는 도 10의 (a)와 같이 복수의 보강리브(121, 122)를 교차하도록 배치하여 기판 처리부(100)의 상면에 결합할 수도 있고, 도 10의 (b)와 같이 복수의 보강리브(131, 132)를 평행하게 배치하여 기판 처리부(100)의 상면에 결합할 수도 있다. 보강리브(120, 130)는 용접 방식 등을 이용하여 기판 처리부(100)의 상면에 결합할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터(150, 160)가 외면에 설치된 배치식 기판처리 장치(9)를 나타내는 사시도이다.

도 11을 참조하면, 도 6에 도시된 바와 같이 하우징(400) 내측면에 히터(430)가 설치되면서, 또는 하우징(400)의 내측면에 히터(430)가 설치됨이 없이, 기판 처리부(100)의 상면 및 외주면에 기판(40)을 가열하기 위한 히터(150, 160)가 설치될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 필요에 의해 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)의 상면 및 외주면에도 히터를 설치할 수 있을 것이다.

히터(150, 160)는 판형상으로 형성되어 기판 처리부(100)의 내부공간(110)에 열 전달을 효율적으로 할 수 있으며, 그라파이트(Graphite) 또는 카본(Carbon) 복합체 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 또는, 히터(150, 160)는 실리콘 카바이드(Silicon carbide) 또는 몰리브덴 중에서 선택된 어느 하나로 형성되거나, 칸탈(Kanthal)로 형성될 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치(9)가 이중으로 적층된 클러스터형 배치식 기판처리 시스템을 나타내는 측단면도이다. 도 12는 배치식 기판처리 장치(9a, 9b)의 상부에 배치식 기판처리 장치(9a', 9b')가 이중으로 적층된 것을 제외하면, 나머지 구성은 도 3 및 도 4의 클러스터형 배치식 기판처리 시스템과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

배치식 기판처리 장치(9a, 9a', 9b, 9b')는 종래의 기판처리 장치(8)에 비해 챔버공간(21)이 절반 이하의 수준으로 작아졌기 때문에, 이중 적층 구조를 형성해도 종래의 기판처리 장치(8)와 높이에 있어서 큰 차이가 없다. 따라서, 상부와 하부에 동일한 구성을 가지는 배치식 기판처리 장치(9a, 9a', 9b, 9b')를 이중으로 적층하여 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이처럼, 본 발명의 클러스터형 배치식 기판처리 시스템은 배치 경로(P)에 따라 수평으로 복수개의 배치식 기판처리 장치(9)를 배치함으로써, 기판처리의 생산성을 극대화시킬 수 있으며, 기판처리 가스의 사용량을 절감하여 공정비용을 절약하고, 기판처리 가스의 공급 및 배출 시간을 단축시켜 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 많은 양의 기판(40)이 원활히 배치식 기판처리 장치(9)에 로딩/언로딩 될 수 있도록, 기판 이송 로봇(7)과 연동하여 이동하며 기판(40)의 임시 저장 공간(11)을 제공하는 기판 저장부(10)를 마련함으로써, 보다 기판처리의 공정 시간을 절감할 수 있다.

그리고, 기판처리 되는 많은 양의 기판(40)이 원활히 냉각될 수 있도록 기판 이송 로봇(7)과 연동하여 이동하며 냉각 공간(11)을 제공하는 기판 저장부(10) 및 기판 반입부(1)에 냉각 스테이지(CS)를 마련함으로써, 보다 기판처리의 생산성 및 공정을 효율성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 가스 공급 유로(250) 및 가스 배출 유로(350)를 수용하는 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)를 기판처리 공정이 수행되는 기판 처리부(100)와 분리하여 배치함과 동시에 기판 처리부(100)의 상부를 평평하게 형성함으로써, 기판 처리부(100)의 내부공간(110)의 크기를 최소화하여 상술한 기판처리의 생산성 및 공정의 효율성을 더욱 향상시킬 수 있다.

그리고, 배치식 기판처리 장치(9)의 내부공간(110)의 크기를 최소화함으로써, 원자층 증착을 수행하는 소스가스 및 퍼지가스를 제어하기 용이해지므로 제품의 수율이나 품질이 향상될 수 있다.

그리고, 기판 이송 로봇(7)이 복수개의 배치식 기판처리 장치(9a, 9b, 9c, 9d)에 기판(40)을 이송하므로 가동 효율이 좋고, 어느 하나의 배치식 기판처리 장치(9a, 9b, 9c, 9d)에 문제가 발생하여 정지시에는 다른 배치식 기판처리 장치(9a, 9b, 9c, 9d)를 가동하여 시스템 전체의 가동을 중단하지 않아도 되며, 각각의 배치식 기판처리 장치(9a, 9b, 9c, 9d)의 측면에서 도어(미도시)를 통해 진입(M1, M2, M3, M4)하여 장비의 수리 및 관리를 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

1: 기판 반입부
2: 로드 포트(load port)
3: 풉 적재부(FOUP stocker)
4, 4', 4": 풉(FOUP)
5: 풉 이송 로봇
6, 6': FIMS 도어부
7: 기판 이송 로봇
8, 9: 배치식 기판처리 장치
10: 기판 저장부
11: 기판 저장부 내부 공간
12: 체결 유닛
13: 기판 저장 보트
14: 기판 저장 프레임
15: 팬 유닛
16: 기판 저장부 도어
40: 기판
100: 기판 처리부
110: 기판 처리부 내부공간
120, 130: 보강리브
150, 160: 히터
200: 가스 공급부
250: 가스 공급 유로
251: 가스 공급관
252: 토출공
300: 가스 배출부
350: 가스 배출 유로
351: 가스 배출관
352: 배출공
400: 하우징
450: 매니폴드
500: 기판 적재부
d1: 기판과 기판 처리부의 내주면 사이의 거리
d2: 기판과 가스 공급 유로 사이의 거리
P: 배치 경로
CC: 기판 저장 안착부
CS: 냉각 스테이지

Claims

기판이 반입되는 기판 반입부;
배치 경로에 따라 수평으로 배치되며, 상기 배치 경로를 기준으로 일측 또는 양측에 배치된 복수개의 배치식 기판처리 장치;
상기 기판 반입부에서부터 상기 배치 경로를 따라 이동하며 상기 배치식 기판처리 장치에 기판의 로딩/언로딩을 수행하는 기판 이송 로봇; 및
상기 기판 이송 로봇과 연동하여 상기 배치 경로를 따라 이동하며, 기판을 임시로 저장하는 기판 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 기판 저장부는 상기 배치식 기판처리 장치에서 처리가 완료된 기판을 냉각하는 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제2항에 있어서,
상기 기판 저장부는 상기 배치식 기판처리 장치에서 처리가 완료된 기판이 안착되는 복수개의 기판 저장 보트; 및
상기 기판 저장 보트를 지지하는 복수개의 기판 저장 프레임
을 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 기판 저장부의 일측면에는 필터를 포함하는 팬 유닛이 설치된 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 배치 경로의 단부에 상기 기판 저장부가 출입하는 공간을 제공하는 기판 저장 안착부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 기판 반입부는,
로드 포트(load port);
상기 로드 포트를 통해 반입된 풉(FOUP)을 보관하는 풉 적재부(FOUP stocker);
상기 로드 포트에서 상기 풉 적재부로 풉을 이송하거나, 상기 풉 적재부에서 FIMS 도어부로 풉을 이송하는 풉 이송 로봇; 및
상기 풉으로부터 기판을 상기 기판 이송 로봇에 반출하는 통로를 제공하는 FIMS 도어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제6항에 있어서,
상기 기판 반입부는,
상기 배치식 기판처리 장치에서 언로딩된 기판을 냉각하는 냉각 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 기판 이송 로봇은 5개의 기판을 이송할 수 있는 5개의 이송 포크를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 배치식 기판처리 장치의 상부에 배치식 기판처리 장치가 이중으로 적층된 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 배치식 기판처리 장치는,
기판 적재부에 적층된 복수개의 기판을 수용하여 처리하는 기판 처리부; 및
상기 기판 처리부의 일측 외주면 상에 형성되고, 기판처리 가스가 흐르는 적어도 하나의 가스 공급 유로를 수용하여 상기 기판 처리부에 기판처리 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하고,
기판과 상기 기판 처리부의 내주면 사이의 거리가 d1, 기판과 상기 가스 공급 유로 사이의 거리가 d2일 때, d1≤d2인 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제10항에 있어서,
상기 기판 처리부의 타측 외주면 상에 형성되고, 기판처리 가스가 흐르는 적어도 하나의 가스 배출 유로를 수용하여 상기 기판 처리부에 공급된 기판처리 가스를 배출하는 가스 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제11항에 있어서,
상기 기판 처리부의 상기 외주면은 상기 가스 공급부의 외주면과 일체로 연결되고,
상기 기판 처리부의 상기 외주면은 상기 가스 배출부의 외주면과 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제11항에 있어서,
상기 가스 공급 유로는 상기 가스 공급부의 길이방향을 따라 형성된 복수의 가스 공급관 및 상기 기판 처리부를 향하여 상기 가스 공급관의 일측에 형성되는 복수의 토출공을 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제13항에 있어서
상기 가스 배출 유로는 상기 가스 배출부의 길이방향을 따라 형성된 가스 배출관 및 상기 기판 처리부를 향하여 상기 가스 배출관의 일측에 형성되는 복수의 배출공을 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제10항에 있어서
상기 기판 처리부는 원기둥 형상을 가지며, 상면이 평평한 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제15항에 있어서,
상기 기판 처리부의 상면 상에 복수개의 보강리브를 결합한 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제10항에 있어서,
상기 기판 처리부의 외주면 및 상면에 히터가 설치된 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제10항에 있어서,
상기 기판 처리부의 하면은 개방되고,
상기 기판 처리부 및 가스 공급부를 감싸는 형태로 하면이 개방된 하우징이 설치되며,
복수개의 기판을 상기 기판 처리부에 로딩시키며 승강가능하게 설치된 상기 기판 적재부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제18항에 있어서,
상기 기판 적재부는 승강하면서 상기 기판 처리부의 하단면(下端面) 및 상기 가스 공급부의 하단면에 상단면(上端面)이 결합된 매니폴드의 하단면에 착탈가능하게 결합되고,
상기 기판 적재부가 상기 매니폴드의 하단면에 결합되면 상기 기판이 상기 기판 처리부에 로딩되는 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.
제14항에 있어서,
상기 토출공 및 상기 배출공은, 상기 복수개의 기판이 적층된 상기 기판 적재부가 상기 기판 처리부에 수용되었을 때, 상기 기판 적재부에 지지된 상호 인접하는 기판과 기판 사이의 간격에 각각 위치되는 것을 특징으로 하는 클러스터형 배치식 기판처리 시스템.